Kaip Redis Cluster suteikia galimybę masteliuoti?

Question

Accepted Answer

**Redis Cluster** suteikia **horizontalaus masteliavimo** galimybę dalindamas duomenis keliuose Redis mazguose — paskirstydamas duomenų rinkinį (ir apkrovą), kad Redis galėtų valdyti duomenis ir pralaidumą, viršijančius vieno serverio atmintį. Jis padalija duomenis per **heš lizdus** ir pateikia įmontuotą aukštą prieinamumą.

## Dalijimas per heš lizdus

```text
Redis Cluster divides the keyspace into 16384 HASH SLOTS.
  → each key maps to a slot: slot = CRC16(key) mod 16384
  → slots are distributed across the cluster's primary nodes
  → each node owns a subset of slots (and thus a subset of the data)
→ This spreads data and load across nodes → scales memory and throughput horizontally.
```

Duomenys yra padalinti keliuose mazguose pagal **heš lizdus** (iš viso 16384): kiekvienas raktas suheševimas į lizdą, ir laizdai yra paskirstyti per pirminius mazgus — taigi kiekvienas mazgas turi dalį duomenų, masteliuodamas talpą viršydamas vieną serverį.

## Aukštas prieinamumas įmontuotas

```text
Each primary node has REPLICAS:
  → if a primary fails, one of its replicas is promoted (automatic failover)
  → the cluster continues serving (HA without separate Sentinel)
→ Redis Cluster combines SHARDING (scale) + REPLICATION (HA).
```

## Klientai ir peradresavimas

```text
→ Clients connect to the cluster; a key's request goes to the node owning its slot.
→ If a client hits the wrong node, it gets a MOVED redirect to the right node
  (cluster-aware clients cache the slot map and route directly).
```

## Kelių raktų apribojimas (svarbu)

```text
⚠️ Multi-key operations only work if all keys are in the SAME slot (same node):
  → operations spanning keys on different nodes are NOT supported directly
  → use HASH TAGS to force related keys into the same slot:
     {user:1000}:profile and {user:1000}:settings → same slot ({...} part is hashed)
→ Design keys so related data that's used together shares a slot.
```

## Kodėl tai svarbu

Supratimas apie Redis Cluster yra svarbus **norint masteliuoti Redis horizontaliai viršydant vieną serverį**, todėl tai vertinga aukšto lygio žinios didelems Redis įdiegimams.

Pagrindinis indėlis yra **horizontalusis masteliavimas**: kai duomenys arba pralaidumas viršija tai, ką gali valdyti vieno Redis serverio atmintis, Cluster **dalina duomenis keliuose mazguose** (per 16384 **heš lizdus**, kiekvienas raktas susiejamas su lizdą, paskirstytu per pirminius mazgus), skleisdamas duomenis ir apkrovą, kad masteliuotų atmintį ir pralaidumą viršydamas vieną mašiną — neatsiejama didelės apimties sistemoms.

Supratimas apie **heš lizdo mechanizmą** (kaip raktai susiejami su lizdais ir laizdai su mazgais) yra pagrindinis žinojimas, kaip Cluster paskirsto duomenis.

Žinojimas, kad Cluster pateikia **įmontuotą aukštą prieinamumą** (kiekvienas pirminis turi replikas su automatiniu perėjimu į kitą, sujungiant dalijimą ir replikavimą be atskiro Sentinel) yra svarbus patikimumui dideliu mastu.

Supratimas apie **kliento peradresavimą** (MOVED peradresavimai, klasterio supratančius klientus, kurie talpina lizdo žemėlapį) paaiškina, kaip prašymai pasiekia teisingą mazgą.

Kritiškai svarbu suprasti **kelių raktų apribojimą** — kad kelių raktų operacijos reikalauja visų raktų tame pačiame lizde, sprendžiamas su **heš žymomis** (`{user:1000}:...` verčiant susijusius raktus į tą patį lizdą) — yra neatsiejama, nes tai yra tikras apribojimas, kuris veikia rakto projektavimą (susijusieji duomenys, naudojami kartu, turi būti ta pačioje vietoje), ir jei to nesupranta, atsiranda klaidos su kelių raktų operacijomis klasteryje.

Kadangi masteliavimas viršydamas vieną Redis serverį yra tikra aukštos apimties sistemų poreikis, ir kadangi Redis Cluster (dalijimas per heš lizdus + įmontuota HA) yra jo mechanizmas — su svarbiu heš žymos/kelių raktų apribojimu, veikiančiu projektavimą — supratimas apie Redis Cluster yra svarbi aukšto lygio žinios Redis masteliavimui, tema, rodanti supratimą apie horizontalųjį masteliavimą ir praktinius apribojimus (rakto bendravieta), kurie atsiranda paskirstant Redis duomenis keliuose mazguose.